dc.contributor.author
Vukićević, Tanja
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:21:36Z
dc.date.available
2017-07-17T08:31:45.840Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/965
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5167
dc.description.abstract
The water channel aquaporin-2 (AQP2) resides on intracellular vesicles of
renal collecting duct principal cells. Binding of antidiuretic hormone
(arginine-vasopressin, AVP) to vasopressin V2 receptors on the surface of the
cells induces the translocation of AQP2 into the plasma membrane and
facilitates water reabsorption from primary urine. Defects preventing the
insertion of AQP2 into the plasma membrane cause diabetes insipidus (DI), a
disease characterized by polyuria and polydipsia. Vice versa, a predominant
localization of AQP2 in the plasma membrane is also associated with diseases,
e.g. the syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion (SIADH),
late stage heart failure or liver cirrhosis. Here a so far unidentified effect
of the widely used antimycotic drug, fluconazole, on the trafficking of AQP2
is reported. Fluconazole was identified through an unbiased screening of a
small molecule library. Immunofluorescence microscopic analysis showed that it
induces the AQP2 translocation in an AVP-independent manner in primary
cultured rat inner medullary collecting duct (IMCD) cells. Forskolin mimicks
the effect of AVP by elevating cAMP levels. In IMCD cells, fluconazole
enhances the forskolin-induced increase in the localization of AQP2 in the
plasma membrane. A similar effect of fluconazole on the AQP2 localization was
observed in wild type mice without and upon water deprivation, a condition
when the AVP level is elevated. These observations are in line with the
findings that fluconazole decreases the urine volume and increases urine
osmolality in both normal and water-deprived mice compared with their control
littermates. At the molecular level, fluconazole increases the key trigger
phosphorylation of AQP2 at Ser256, increases AQP2 abundance, and reduces
phosphorylation of AQP2 at Ser261. The fluconazole-induced translocation of
AQP2 to the plasma membrane is associated with an inhibition of the small
GTPase RhoA and a decrease in F-actin-containing stress fibers. Thus,
fluconazole removes a physical barrier hindering AQP2-bearing vesicles to
reach the plasma membrane. Additionally, fluconazole decreases the urine
volume in mice treated with the V2 receptor blocker tolvaptan. These
observations may lead to new indications for fluconazole, i.e. treatment of
diabetes insipidus for enhancing water reabsorption and as co-medication with
tolvaptan to prevent excessive tolvaptan-induced water loss in patients with
autosomal polycystic kidney disease.
de
dc.description.abstract
In Hauptzellen des renalen Sammelrohrs liegt der Wasserkanal Aquaporin-2
(AQP2) auf intrazellulären Vesikeln vor. Die Stimulation das Vasopressin V2
Rezeptor auf Oberfläche renalen Hauptzellen durch Bindung von antidiuretischem
Hormon (Arginin-Vasopressin, AVP) induziert die Translokation von AQP2 in die
Plasmamembran. Dadurch wird die Wasser-Rückresorption aus dem Primärharn
verstärkt. Defekte, die den Einbau von AQP2 in die Membran verhindern, führen
zu Diabetes insipidus: ein Krankheitsbild, das von Polyurie und Polydipsie
geprägt ist. Umgekehrt ist eine vorwiegende Membranlokalisation ebenso
pathologisch und mit Krankheiten wie dem Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion
(SIADH), Herzinsuffizienz und Leberzirrhose assoziiert. Diese Arbeit befasst
sich mit einem bisher unbekannten Effekt des weitverbreiteten Antimykotikums
Fluconazol auf die Umverteilung von AQP2 in Hauptzellen der Niere. Fluconazol
wurde im Rahmen eines Screenings niedermolekularer Verbindungen identifiziert.
Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von primär kultivierten
Sammelrohrzellen der inneren Medulla von Ratten (IMCD-Zellen, inner medullary
collecting duct) zeigten, dass Fluconazol die AQP2-Umverteilung AVP-unabhängig
induziert. Forskolin imitiert die AVP-induzierte Erhöhung des intrazellulären
cAMP Spiegels. In IMCD-Zellen erhöht Fluconazol die Forskolin-induzierte
Plasmamembran-lokalisation von AQP2. Ein ähnlicher Effekt von Fluconazol auf
die AQP2-Lokalisation wurde in Wildtyp-Mäusen mit und ohne Wasserentzug
beobachtet. Wasserentzug erhöht den AVP-Spiegel im Blut. Fluconazol-induzierte
Umverteilung von AQP2 geht einher mit reduziertem Urinvolumen und erhöhter
Urin-Osmolarität der Fluconazol-behandelten Mäuse, sowohl bei Wasserentzug als
auch unter Kontrollbedingungen, im Vergleich zu Kontroll-Wurfgeschwistern. Auf
molekularer Ebene erhöht Fluconazol die impulsgebende Phosphorylierung von
AQP2 an Ser256, die Gesamtmenge an AQP2 und reduziert die Phosphorylierung von
AQP2 an Ser261. Die Fluconazol-induzerte Umverteilung von AQP2 in die
Plasmamembran ist mit der Hemmung der kleinen GTPase RhoA und einem Abbau F
-Aktin-basierter Stressfasern assoziiert. Auf diese Weise reduziert Fluconazol
die F-actin Barriere, die den Transport AQP2-haltiger Vesikel zur
Plasmamembran behindert. Des Weiteren reduziert Fluconazol das Urinvolumen von
Mäusen, die mit dem V2-Rezeptor-Blocker Tolvaptan behandelt wurden. Die in
dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können genutzt werden, um Fluconazol
neuen Indikationen zuzuweisen. So könnte es potenziell genutzt werden, um die
Wasser-Rückresorption bei Diabetes insipidus-Patienten zu steigern. Als
Zusatz-Medikation zu Tolvaptan bei autosomaler polyzystischer Nierenerkrankung
könnte es den Tolvaptan-vermittelten Wasserverlust verhindern.
de
dc.format.extent
97 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
nephrogenic diabetes insipidus
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
The antimicotic drug fluconazole induces reabsorption of water by promoting
the redistribution of water channel aquaporin-2
dc.contributor.contact
tanjavukicevic@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Priv.-Doz. Dr. Enno Klußmann
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Matthias F. Melzig
dc.date.accepted
2017-07-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000105069-5
dc.title.translated
Das Antimycotikum Fluconazol erhöht die Wasserrückresorption in renalen
Hauptzellen durch die Umverteilung des Wasserkanals Aquaporin-2
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000105069
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000021822
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access